Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Strona główna Energia słoneczna ogniwa fotowoltaiczne
Ogniwa fotowoltaiczne

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego. Maksymalną mocą jaką można wykorzystać bezpośrednio z energii słonecznej na jednym metrze kwadratowym powierzchni jest tzw. stała słoneczna, która wynosi średnio 1367 W/m2 i jest mocą promieniowania słonecznego docierającą do zewnętrznej warstwy atmosfery. 35-37% tej energii odbija się od atmosfery lub jest przez nią wchłaniana, więc do powierzchni Ziemi dociera do 1000 W/m2.

 

ogniwo

 

Ogniwa fotowoltaiczne - są urządzeniami półprzewodnikowymi typu p-n, służącymi do bezpośredniej zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Półprzewodnik bombardowany jest fotofonami promieniowania słonecznego, które posiadają większą energię niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika. Powoduje przemieszczanie się elektronów i dziur elektronowych pomiędzy obszarami n i p półprzewodnika. Cykliczne przemieszczenie się ładunków elektrycznych powoduje wzrost różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

 

Efekt fotowoltaiczności to nic nowego, zastał on zaobserwowany po raz pierwszy w 1839 roku przez A.C. Becquerel a dalsze prace nad tym zjawiskiem na styku dwóch ciał stałych przez następne 37 lat prowadzili W. Adams i R. Day. Odkrycie i wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego przyczyniło się do rozwoju korpuskularno-falowej teorii materii, w której obiektom mikroświata przypisywane są jednocześnie własności falowe i materialne. Wyjaśnienie i matematyczny opis efektu fotoelektrycznego zawdzięczamy Albertowi Einsteinowi, który wykorzystał hipotezę kwantów wysuniętą w 1905 roku przez Maxa Plancka.

 

Półprzewodnikowe fotoogniwa produkowane są z wykorzystaniem krzemu (Si), germanu (Ge), selenu (Se). Pojedyncze krzemowe ogniwo słoneczne generuje napięcie ok. 0,5V. Połączenie szeregowe pojedynczych ogniw powoduje sumowanie się napięcia i w ten sposób tworzy się baterie słoneczne o porządnym napięciu wyjścia.

 

Kolejnym nieco bardziej skomplikowanym urządzeniem zamieniającym bezpośrednio energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną są ogniwa wykorzystujące konwersję fotochemiczną. Fotochemiczna konwersja energii promieniowania słonecznego na energię chemiczną jak dotąd na szeroką skalę zachodzi jedynie w organizmach żywych, ma bardzo niską sprawność (ok. 1%) i nosi nazwę fotosyntezy. Jednak istnieją ogniwa fotoelektrochemiczne dysocjujące wodę pod wpływem światła słonecznego. Istnieją także metody wykorzystujące fotony do dezynfekcji i detoksykacji.

Zastosowania ogniw fotowoltaicznych:

  • Elektronika użytkowa, kalkulatory, lampy ogrodowe, oświetlanie znaków drogowych i wspomaganie sygnalizacji świetlnej
  • Zasilanie elektroniki promów i sąd kosmicznych, stacji orbitalnych i sztucznych satelit ziemi.
  • Próby konstrukcji samolotów i samochodów zasilanych za pośrednictwem ogniw fotowoltaicznych.
  • Doładowywanie akumulatorów w dzień i wykorzystywanie energii w nocy na jachtach, kempingach, domach jednorodzinnych.
  • Zasilanie układów telemetrycznych w stacjach pomiarowo rozliczeniowych gazu ziemnego, ropy naftowej oraz energii elektryczne.
  • Zasilanie automatyki przemysłowej i pomiarowej
  • Pierwsze elektrownie słoneczne.

Rozpowszechnianie się ogniw fotowoltaicznych jest ograniczone ich wysoką ceną oraz jeszcze niewielką sprawnością.

(źródło: primaenergy.pl)
 

Zaprenumeruj newsletter z portalu energiaodnawialana.net


Reklama